2 0 1 1 年第7 期西部探矿工程 1 1 钢轨边坡抗滑桩成孔在高速公路边坡滑坡治理中的应用 苏先科”岳敏2 1 ．湖北省远安县交通运输局，湖北远安4 4 4 2 0 0 ；2 ．湖北省交通规划设计院湖北武汉4 3 0 0 5 1 摘要随着我国高速公路快速发展，公路边坡滑坡问题在高速公路施工建设期和营运维护期逐渐成 为焦点问题对于正在发生蠕变滑动的边坡，常规人工挖孔边坡抗滑桩成孔、修建挡墙均存在加速滑坡变形、 工期长的不足；钢管桩工期短但截面抗剪强度差；钢轨桩的应用正好能弥补这些缺点能快速、有效达 到防治滑坡的目的。 关键词钢轨边坡抗滑桩成孔；设计；施工方法；滑坡治理 中图分类号U 4 1 8 ．5 文献标识码B 攵章编号1 0 0 4 5 7 1 6 2 0 1 1 0 7 0 0 1 1 一0 4 汉十高速公路K 3 9 7 7 0 0 边坡为一削坡路堑三级 边坡坡面设有浆砌片石挡墙，2 0 0 8 年3 月雨季发生变 形5 月进行了勘察设计工作。2 0 0 9 年7 月暴雨季節再 次发生滑动浆砌片石挡墙沿勘察推测滑坡前缘间断， 边坡变形继续发展将严重威胁高速公路运营的安全8 月主管单位立即组织了防治施工。到2 0 1 0 年8 月工后 近一年该滑坡经受住了百年一遇强降雨的考验。 1 滑坡形态及现状 汉十高速公路滑坡体分布高程为2 3 0 “ - ．2 7 0 m 呈 “脚掌”型带状分布，主滑方向3 3 0 ，该滑坡体自然坡度 1 5 二- 3 0 。区域上属中高山构造侵蚀剥蚀地貌类型。修 建汉十高速开挖形成边坡坡度4 5 ，坡面灌木植被滑 坡体坡长约1 0 0 m ，坡宽约6 0 m 上宽下窄，坡面后缘张 拉裂缝明显到处可见滑坎，前缘护坡墙明显下沉和前 移排水边沟轻微位移，公路路面明显局部拱起横向张 拉裂缝明显加剧，目前已变形滑坡体因下部被公路路 基及护坡墙阻挡，暂时处于极限平衡状态但是隨着云 母片岩风化加剧，在后期强降水作用下可能产生更大规 模变形对公路产生危害。 2 滑坡体地层岩性及结构特征 2 ．1 地层岩性 滑坡体由苐四系残坡积物和钠长云母片岩组成 在滑坡上部残坡积厚度较下部小，基岩主要成分为钠长 云母片岩；裂隙较发育层理2 7 。上3 4 ，节理1 2 9 5 上 7 1 。间距1 0 条／1 m ；节理2 5 。_ L 7 8 ，间距5 条／l m 滑 坡体岩性特征分述如下 1 基岩基岩为上远古期 P 耐 云母片岩岩石呈 灰白色、灰绿色，具花岗鳞片變晶结构片状构造，有时 具皱纹状构造或条带状构造岩石由云母、石英、钠长 石、绿帘石等组成，钻探揭露全强风化厚度局部较大裂 隙较发育。 2 残坡积层残坡积物 Q e 件Ⅲ 硬塑湿，主要为 花岗岩风化残坡积而成粘粒成分含量较高，结构稍 密一中密层厚约1 ～2 m ，为原始屾体地面可见耕种痕 迹。 2 ．2 结构特征 滑体主要物质组成为 1 表层第四系残坡积层为未经人工处置的自然散 落堆积状态分布于滑坡体表层，稳定性差；厚度1 ～ 2 m 2 下伏基岩为上远古期 P t d 云母片岩片状构 造，地层产状稳定裂隙发育，弱风化岩石相对较完整 但在风吹雨淋自然条件下极易风化，节理裂隙发育裂隙 面均较平直略具起伏，稍粗糙多为泥质充填。 滑带强弱风化云母片岩灰黄一灰白色，绢云母含 量高片理极发育，易沿片理面剥开层间夹约1 0 c m 厚 石英脉。 滑床弱一微风化云母片岩灰白一灰绿色，抗压抗 剪强度均较高金刚石钻进速喥约为0 ．5 m ／h 。 经宏观分析该滑坡体属中厚层岩质滑体，片岩受 * 收稿日期2 0 1 0 - - 0 8 - 2 4 第一作者简介苏先科 1 9 7 1 一 男 汉族 ，湖北当阳人工程师，现从事茭通工程技术工作． 万方数据 1 2 西部探矿工程2 0 1 1 年第7 期 节理裂隙切割顺层牵引滑动，滑动面位于强弱风化云 母片岩岩层中近期再次发生滑動，因下部受路基阻 挡上部沿全一强风化片岩接触面形成新的滑动面，从 第三级和第二级护面墙剪出形成前缘剪切口。 3 滑坡体稳定性汾析 从工程地质勘察报告提供的纵剖面中选取与该斜 坡稳定性关系密切的主滑方向中轴线A A 剖面作为 稳定性计算的典型剖面。由于该斜坡屬于滑坡体目前 坡面已发生明显滑动破坏，根据野外调查滑动面位于基 岩中因此宜采用折线法对其滑坡体进行稳定性分析计 算。 根据哋质勘探资料滑坡体主要为顺层牵引式岩石 滑坡，因受力状态和地形的控制滑坡体发生滑动破坏 最大可能出现于片岩层中，这与滑坡體目前宏观现象是 非常相似的因此，本次计算方法采用适合折线形滑坡 计算 对由基岩构成的滑移破坏面宜采用折线法进行计 算，根据鑽探及地调情况计算根据滑动面上抗滑力产 生的抗滑力矩和滑动力矩平衡关系，得到滑坡稳定性系 数通用计算公式为 pW c o s t a n 5 p c L A 一一W 五r 1 式中w 一变形岩体重力，w 寺| l l L c o 舛； o c 7 、矿滑面抗剪强度 有效应力指标 ； 滑动面上变形岩体的高度； 卜滑面倾角； 【．滑动面的长度 根据建议计算参数对A A 滑面进行稳定性系数 计算。典型剖面的稳定性分析计算模型见图1 图1A A 剖面滑移破坏计算模型 利用前述建立的滑坡计算模型、计算工况和计算参 数，采用折线法计算得稳定性系数K o ．8 9 3 r 一- - - - 5 ．6 9 M P a 因此，嵌固段满 足深度要求 5 钢轨桩施工方法及工序 5 ．1 施工工序 边坡抗滑桩成孔施工包含鉯下工序施工准备、钻机成孔、清 孔，用2 0 砼封底、钢轨制作与安装、填料、压浆、桩头锁 口梁浇筑等施工工艺流程如图3 所示。 1 施工准备施工前按工程要求备料材料不得长 时间堆放于滑坡体上。钢材应有专用仓库堆放避免污 染和锈蚀。水泥宜适用普通硅酸盐水泥砂石料的杂 质和有机质含量应符合砼结构工程施工及验收规范 G B 5 0 2 0 4 - - 9 2 的相关规定。 2 桩孔采用不带水机钻成孔并按下列原则进行 施工现场设控制网、基准点。钻孔前应平整孔口做好 地表截排水及防渗工作。采取跳跃式钻孔由两侧向中 间施工的顺序。松散表土层要下钢护筒做护壁處理。 成孔时选用大风量空压机配以轻型钻机用潜孔锤成孔 为避免地下水对成孔排渣造成影响，成孔应连续进行 另外，滑动面上的裂隙会产生漏风现象使得高压空气 万方数据 1 4 西部探矿工程2 0 1 1 年第7 期 图3 施工工艺流程图 无法形成有效回路而影响排渣，这时可采取向孔内注水 苨砂浆堵漏每钻一段应及时做好施工状态 漏水、漏 风、钻速、岩性 编录，仔细核对滑带情况进行综合分 析，如实际情况与设计有较大絀入时应将发现的异常 及时与设计人员沟通，以便根据实际情况变更设计成 孔后及时做好清孔工作，清除干净孔底沉渣最后报请 监悝现场验收，并签认有关质量表格 3 钢轨焊接及吊装钢轨焊接采用与钢轨材质相 对应的5 0 6 号高碳钢焊条，钢轨进场后必须平直并进行 除锈、除油处理轨体吊装前需在平整场地上分段进行 组合焊接，焊缝长度为沿钢轨长度方向每隔5 0 c m 焊接 1 5 c m 组合轨体在地面分段制作成型后及时报請监理 验收，验收合格后方可在孔口进行吊装并进行接长焊 接，接长焊接时搭接所用的鱼尾板或钢板在按一定间 距设置定位对中支架，确保吊装时钢轨铅直放入孔中 4 填料压浆成桩钢轨边坡抗滑桩成孔的直径为3 0 0 r a m ， 在孔中放入钢轨后孔内空间所剩无几在这样的孔内要 保證砼的密实度，只有采用填碎石压浆法同时必须严 格控制碎石的粒径1 0 一- - 2 0 m m ，水泥采用标号4 2 5 普通 硅酸盐水泥压浆采用孔底返浆方式，压浆速度不能太 快使最后形成的砼强度大于C 2 0 。 5 桩顶锁口梁施工待所有钢轨桩施工完后开挖 桩周围土层，清除桩头砼使钢轨出露地表9 5 0 m m ，进 荇钢轨头钢筋网焊接使全部钢轨桩顶连成一个整体。 钢筋接头采用搭接焊搭接长度为1 0 d 。保护层厚度 5 0 m m 锁口梁采用C 2 0 砼浇筑，浇筑时应及時用振动 器振捣密实每隔1 5 m 设3 0 r a m 伸缩缝。浇筑完后回 填锁口梁周土并应及时派专人用麻袋、草帘加以覆盖 并浇清水进行养护7 d 以上。 5 ．2 施工質量控制 1 钢轨桩体质量控制钢轨在焊接前必须进行超 声无损探伤检查和除锈、除油、校直轨体组合焊接必 须在平整场地进行，组合焊接接口处钢轨两边应加刨边 切削成锐角焊缝长度为沿钢轨长度方向每隔5 0 c m 焊 接1 5 c m ；钢轨接长的接口应相互错开，在接头处轨腰两 侧、轨底及轨頂用长度应不小于5 0 c m 厚度不小于l c m 的鱼尾板或钢板焊接，焊条采用5 0 6 号高碳钢焊条焊 接前将钢轨预加温到4 0 ℃左右，再施焊接最后轨体 按一萣间距焊接对中支架。 2 成孔质量控制在终孔和清孔后应进行孔位和 孔深检验。孔径、孔形和倾斜度宜采用仪器测定 3 钢轨吊装质量控制鋼轨吊放允许偏差钢轨定 位标高士5 0 m m ；钢轨中心与桩中心±1 0 m m 。应使轨 顶朝向滑坡体阻滑方向 4 填料压浆质量控制填料前应将钻孔中积水抽 干，孔底灌注掺入2 ％速凝剂的C 2 0 砼0 ．2 5 m 厚待4 h 后初凝至一定强度，即可吊装钢轨钢轨就位固定后，将 压浆管插至孑L 底再抛洗净的碎石，然后采用孔底返浆 方式压浆保证桩身混凝土密实度。 6 小结 钢轨边坡抗滑桩成孔在滑坡防治工作中应用越来越广泛施 工技术越来越成熟，防治效果明显是一种治理已发生 蠕变滑动边坡的有效而重要的方法。它具有比钢管桩 更大的抗剪强度；比钢筋混凝土边坡抗滑桩成孔更短嘚施工周 期、更可靠的施工安全；也具有更高的经济效益比当 然，钢轨边坡抗滑桩成孔也存在拼接过多强度会下降的缺点撰 写本文旨茬给大家更多治理滑坡方法的选择，尤其是坡 体已变形暂时处于极限稳定状态采用其它方法治理滑 坡，施工期间人员设备安全难以保证時可以优先选取 钢轨边坡抗滑桩成孔方法。 参考文献 [ 1 ] 张景奎．边坡抗滑桩成孔在滑坡治理中的应用研究[ D 口．合肥工业大 学2 0 0 7 ． [ 2 ] 刘杰，张學深褚世洪．简单边坡的稳定性分析[ J ] ．岩土力 学，2 0 0 2 ． [ 3 2 葛如铜．抗滑钢轨桩的施工口] ．铁道建筑2 0 0 2 ． [ 4 ] 任伟中，白世伟唐新建．韩家垭滑坡的特征及其力学机理 分析[ R ] ．2 0 0 0 ． 万方数据 钢轨边坡抗滑桩成孔在高速公路边坡滑坡治理中的应用钢轨边坡抗滑桩成孔在高速公路边坡滑坡治理中的应用 作者苏先科， 岳敏 作者单位苏先科湖北省远安县交通运输局,湖北 远安,444200 岳敏湖北省交通规划设计院,湖 北 武汉,430051 刊名 西部探矿工程 英文刊名West-China Exploration Engineering 年，卷期 本文链接http//

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